第29讲 实验：验证动量守恒定律（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）.docx

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第29讲实验：验证动量守恒定律

目录

01、考情透视，目标导航 1TOC\o1-3\h\u

02、知识导图，思维引航 1

03、考点突破，考法探究 2

考点一教材原型实验 2

知识点1.实验原理 2

知识点2.实验方案及实验过程 3

考点二实验的拓展与创新 7

考向洞察 7

考向1不同方案中速度的测量方式 7

考向2同一实验装置验证不同的物理规律 11

04、真题练习，命题洞见 13

考情分析

2024·北京·高考物理试题

2024·全国·高考物理试题

2023·辽宁·高考物理试题

2022·天津·高考物理试题

2022·浙江.高考物理试题

复习目标

目标1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。

目标2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。

考点一教材原型实验

知识点1.实验原理

在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，比较碰撞前、后动量是否相等。

知识点2.实验方案及实验过程

实验方案

原理装置

实验步骤

方案一

利用气垫导轨完成碰撞实验

v＝eq\f(d,Δt)，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间

验证：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′

1.测质量：用天平分别测出两滑块的质量。

2.安装：正确安装好气垫导轨。

3.测速：计算出两滑块碰撞前、后的速度

方案二

利用两辆小车在光滑长木板上的运动完成碰撞实验

v＝eq\f(Δx,Δt)，Δx为纸带上两计数点的距离，Δt为对应的时间

验证：m1v1＝(m1＋m2)v2

1.测质量：用天平分别测出两小车的质量。

2.安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。

3.实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连接成整体，随后两车一起运动。

4.测速：通过纸带上合适的两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v＝eq\f(Δx,Δt)算出碰撞前A车与碰撞后两车共同的速度

方案三

利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律

1.测小球的水平射程，连接ON，测量线段OP、OM、ON长度

2.验证：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

1.测质量：用天平分别测出两等大小球的质量，且保证m1＞m2。

2.安装：调整固定斜槽使斜槽末端水平。

3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O。

4.找平均位置点：每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，小球滚下10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，找出圆心；再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变)，经过10次碰撞后，用同样的方法分别找出入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心。

5.测距离：用刻度尺分别量出O到所找出的三个圆心的距离

1.用如图甲所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后把质量为m2的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A从斜轨上位置G由静止释放，与小球B碰撞，如此重复多次，M、N为两球碰后的平均落点，重力加速度为g，回答下列问题：

(1)为了保证碰撞时小球A不反弹，两球的质量必须满足m1________m2(填“”或“”)，为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径________(填“需相等”或“不需相等”)，本实验________测量平抛运动的高度和时间(填“不需要”或“需要”)。

(2)若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为________________(用OM、OP、ON来表示)。

(3)若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量m1与被碰小球B的质量m2之比为__________。

【答案】(1)需相等不需要(2)OP＋OM＝ON(3)4∶1

【解析】(1)为了保证碰撞时A不反弹，两球的质量必须满足m1m2；为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径需相等；由于小球做平抛运动的高度和时间均相等，在验证动量守恒时可消除高度和时间，所以本实验不需要测量平抛运动的高度和时间。

(2)平抛运动水平方向做匀速直线运动，碰前A的速度为v0＝eq\f(OP,t)，碰后A球、B球的速度分别为v